Ученые Питерской Вышки займутся разработкой отечественных микролазеров

Ученые станут одними из первых отечественных разработчиков подобных технологий. Без них невозможны работа искусственного интеллекта и осуществление сложных вычислений в медицине, экологии и точных науках. 

Трудно представить жизнь без интернета, но еще труднее — представить, как он работает. Как данные с высокой скоростью передаются на огромные расстояния? Это возможно благодаря маленьким устройствам — фотонным интегральным схемам (ФИС). Эти чипы используют свет (фотоны) вместо электричества для передачи и обработки информации. Они работают быстрее, чем традиционные электронные схемы, и потребляют меньше энергии.

Над созданием ФИС и их компонентов ученые и инженеры трудятся уже давно, однако главная задача — разработать для них миниатюрный и стабильный источник света — так и не решена. Команда ведущих ученых в области оптоэлектроники под руководством кандидата физико-математических наук, профессора департамента физики НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург Натальи Крыжановской подготовила проект по созданию отечественных микролазеров для квантовых вычислений. 
Проект исследователей Питерской Вышки победил в конкурсе Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда. На его реализацию выделен грант размером семь миллионов рублей. Это не первый успех инициативы ученых — в декабре 2024 ее поддержали на акселераторе «Квантовые вычисления» от «Росатома».

«Этот проект по-настоящему важен для развития технологий интегральных фотонных схем. Передача информации быстрее и с меньшими энергопотерями — это ключ к развитию современных технологий, включающих интернет, связь, искусственный интеллект и квантовые вычисления. Мы создаем микролазеры на основе квантовых точек — это повышает их стабильность, эффективность и делает возможным интеграцию с другими компонентами интегральных фотонных схем. Кроме того, к работе над нашими проектами мы подключаем и студентов, так как это возможность для них прикоснуться к передовым технологиям, получить реальный опыт работы в науке и внести свой вклад в будущее фотоники. Передавая накопленные знания будущему поколению, мы обеспечиваем непрерывное развитие науки и технологий», — Наталья Крыжановская, заведующая Международной лабораторией квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург.

Проект реализуют на базе университета. К работе подключатся сотрудники Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники, а также студенты Школы информатики, физики и технологий. Исследования будут выполняться в сотрудничестве с российскими научными институтами и университетами: НТЦ микроэлектроники, Институтом сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники РАН и Южным федеральным университетом.  

За четыре года исследователи рассчитают, как сделать более точным направление света лазера, уменьшить его энергопотребление и повысить стабильность действия при разных температурах. Результаты экспертизы будут использоваться в реальном производстве фотонных схем, процессоров для сверхмощных квантовых компьютеров или высокоточных сенсоров. Эти технологии необходимы для развития искусственного интеллекта и обработки больших данных, а также, например, для мониторинга загрязнения воздуха или обнаружения вирусов в биологических жидкостях.

Международная лаборатория квантовой оптоэлектроники — подразделение Школы информатики, физики и технологий. С 2020 года ее сотрудники специализируются на исследованиях в области полупроводниковых наноструктур, сверхмалых излучателей света и оптоэлектронных приборов.